CN113520787A - 用于全膝关节置换围术期的交互式穿戴设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于全膝关节置换围术期的交互式穿戴设备，包括膝关节交互式穿戴设备和全膝关节置换术远程管理平台，所述膝关节交互式穿戴设备包括膝关节康复训练机构、控制系统；所述膝关节康复训练机构包括夹具、运动支架，所述夹具包括大腿夹具、小腿夹具、膝盖夹具，所述夹具通过运动支架传动连接；所述控制系统包括数据采集单元、智能分析单元、数据传输单元、反馈单元。本发明通过提供一种舒适轻便的透气性穿戴设备，进行人机交互式锻炼；通过大数据深度学习，规划个性化锻炼方案，并持续性改进方案；此外，通过多领先传感技术，进行运动模式监测、预警，避免膝关节受到二次伤害，增强膝关节的康复效果；同时，通过生理指标收集分析，进行并发症监测、预警，避免致死性并发症。

Description

用于全膝关节置换围术期的交互式穿戴设备

技术领域

本发明涉及医疗用具技术领域，具体涉及一种用于全膝关节置换围术期的交互式穿戴设备。

背景技术

全膝关节置换术是治疗终末期膝关节骨关节炎的有效方法，是保守治疗效果不佳的最后选择。术后患者膝关节功能恢复受多因素影响，不仅与手术本身有关，还取决于围术期(术前、术后)的膝关节训练。因此，围术期(术前、术后)训练对患者膝关节功能恢复具有重要作用。但，目前存在的问题包括：(1)关节置换围术期对膝关节训练需求量巨大，而手术医师、康复医师、康复护士数量不足，难以提供足够的训练资源；(2)传统的膝关节训练需对患者个体情况进行严密的观察，如观察患者是否发生眩晕、剧烈疼痛等不适，有效指导非常重要。但由于加速康复外科的推进，患者术后2天即出院，训练无法得到有效监督与监察；(3)此外，受地域距离、经济成本等限制，部分患者放弃到康复机构或康复医院进行训练，训练缺失严重影响手术效果，远程管理具有巨大潜力；(4)并发症监测缺如，膝关节置换术术后并发症如血栓、感染等，如发现不及时，即会导致患者剧烈疼痛、关节再次置换(翻修)、甚至死亡。院外并发症的监测往往由患者自我报告，发现已是晚期，给患者及社会造成了巨大的经济损失及负担。

目前，用于全膝关节置换术术后患者的康复治疗设备是一种坐式被动膝关节康复机：使用大腿夹具、小腿夹具分别固定在大小腿上，所述大腿夹具与小腿夹具通过腿部两侧边第一运动分支和第二运动分支传动相连。与肢体接触固定使用由绑带、支撑架组成。其包括互相平行且倾斜设置的一对同步带传动机构，该同步带传动机构由双轴步进电机驱动同步带传动机构之间固定连接有固定杆，所述固定杆上固定安装的小腿架，该小腿架两端分别对应转动连接大腿架和脚踏板。应用时，传动带启动后，带动固定杆沿倾斜设置的传送带上下移动，带动小腿架上下移动，实现膝关节的屈伸运动。

现有技术存在以下不足：

1.设备设计缺陷，交互锻炼功能欠缺：

外穿戴外骨骼设备存在穿戴适配度低、患者体验感差的缺陷，由于设备沉重、结构繁杂，导致穿戴效果不佳。且多数设备采用刚性结构和硬性材料，患者穿戴体验感差；

穿戴式设备存在锻炼内容单一的缺陷。多数设备仅涉及下肢屈伸运动，锻炼仅涉及股四头肌，周围肌群锻炼作用相对较差，这也是现有技术中大多数膝关节康复装置的普遍缺点。且内置锻炼模式以被动训练为主，造成患者肌肉拉伤、疼痛，出现恐动症现象，不利于长期锻炼。

设备贴合性及稳定性差。固定杆与小腿架之间多数为滑动连接关系，但应用时人体腿部的作用点会发生变化，此类设备不利于屈伸运动的稳定控制；

此外，穿戴设备没有对患者进行人机交互式的训练指导，患者锻炼效果及安全性无法得到保障，患者无法达到理想训练目标。

2.并发症监测及预警功能缺失

术后康复过程中可能会出现许多意外并发症状，如感染、脱位等，经文献查新后，发现现有发明技术缺乏并发症监测、识别，缺乏预警及干预等功能。

3.远程康复系统缺乏深度学习赋能

现有远程康复系统仅通过传感器对患者的自身主动锻炼的信息进行收集，传输，需要康复师进行分析、处理。系统仅有监测收集功能，但缺乏自主分析、深度学习功能，同样存在对医疗资源消耗大的缺点，且远程指导效果差。

发明内容

本发明提供一种用于全膝关节置换围术期的交互式穿戴设备，是一种新型机电一体化系统，穿戴在患者身体外部，能为患者提供可控的辅助力/力矩，从而实现对患者的康复训练和运动辅助等功能。不仅继承了传统康复训练的优点，还解决了此类康复训练方法中存在的问题：(1)满足不同患者对训练强度的个性化要求，达到理想功能及肌力的恢复，具有良好的穿戴舒适度与依从性，可以避免膝关节受到二次伤害，很好地增强膝关节的康复效果；(2)客观记录收集传输训练过程中患者患肢的活动度、运动速度、肌力恢复状态、及个体生理数据等信息，供平台分析和评价治疗效果；(3)基于设备收集信息，通过平台内置深度学习算法，可分析训练数据、优化训练内容、形成个性化康复训练方案，监测康复过程。(4)此外，可对收集生理数据进行深度学习，预测并发症风险，进行预警。因此，开发用于膝部骨折术后的交互式穿戴管理设备具有重大的实际应用价值。

一种用于全膝关节置换围术期的交互式穿戴设备，包括膝关节交互式穿戴设备和全膝关节置换术远程管理平台，所述膝关节交互式穿戴设备包括膝关节康复训练机构、控制系统，所述全膝关节置换术远程管理平台包括电脑端、移动端；

所述膝关节康复训练机构包括夹具、运动支架，所述夹具包括大腿夹具、小腿夹具、膝盖夹具，所述运动支架包括第一运动分支、第二运动分支，所述第一运动分支位于腿部正面，所述第二运动分支位于腿部背面，所述夹具通过运动支架传动连接；

所述控制系统包括数据采集单元、智能分析单元、数据传输单元、反馈单元。

进一步的，所述第一运动分支包括正面拉伸带、第一转轴、第二转轴、第三转轴，所述第一转轴通过连接架与所述大腿夹具固连，所述第二转轴通过连接架与所述小腿夹具固连，所述第三转轴通过连接架与所述膝盖夹具固连；所述正面拉伸带一端固定在第一转轴上，另一端固定在第二转轴上，中间部位搭靠在第三转轴上。

进一步的，所述第二运动分支包括背面拉伸带、第四转轴、第五转轴、第六转轴，所述第四转轴通过连接架与所述大腿夹具固连，所述第五转轴通过连接架与所述小腿夹具固连，所述第六转轴通过连接架与所述膝盖夹具固连；所述背面拉伸带一端固定在第四转轴上，另一端固定在第五转轴上，中间部位搭靠在第六转轴上。

进一步的，所述正面拉伸带和所述背面拉伸带长度可调。

进一步的，所述夹具均包括支撑架、气垫、固定件，所述支撑架呈半圆环形，前后各一个围成一个圆形，内壁上设置有内衬，所述固定件设置在内衬内侧，所述气垫缝制在固定件外侧。

优选的，所述固定件为绑带，所述绑带两端有魔术贴。

进一步的，所述连接架位于夹具两侧，通过螺栓连接，所述连接架与所述转轴螺纹连接。

进一步的，所述大腿夹具和所述小腿夹具上固定有伺服电机，所述伺服电机的输出轴通过一对锥齿轮与所述转轴传动连接。

进一步的，所述数据采集单元包括广角摄像探头、温度传感器、肌电传感器、加速度传感器、血压传感器、血糖传感器、血氧传感器，所述广角摄像探头设置于所述膝关节夹具支撑架上，所述温度传感器设置于所述膝关节夹具内壁绑带外侧，所述肌电传感器包括多个环状电极，设置于所述大腿夹具、小腿夹具和膝关节夹具内壁气垫内侧，所述加速度传感器有多个，设置于所述第一、二、三、四、五、六转轴的转动副上，所述血压传感器设置在所述大腿夹具支撑架上，所述血糖传感器设置在所述大腿夹具支撑架上，所述血氧传感器设置所述大腿夹具、小腿夹具和膝关节夹具内壁气垫内侧；

所述智能分析单元包括膝关节肌电数据分析、膝关节活动数据分析(关节活动度、肌肉力量、行走距离)、膝关节皮温数据分析、膝关节图像数据分析、血糖血压数据分析；

所述数据传输单元包括数据存储模块、蓝牙模块、嵌入式WIFI模块；

所述反馈单元包括屈伸预警震动器、语音提示模块，所述屈伸预警震动器设置于所有转动轴上，所述语音提示模块设置于大腿夹具支撑架上。

进一步的，所述全膝关节置换术远程管理平台可显示患者基础信息、患者生命体征、患者用药处方、患者运动处方、患者运动程序等数据资料。

本发明的有益效果：

1.本发明设置的正面拉伸带和背面拉伸带采用仿生人体腿部肌肉和人机融合的理念，把膝关节作为机构的一部分进行分析，更加贴合人体大腿、膝关节和小腿三者间的运动规律；弹性拉伸带实现了人体膝关节屈伸运动中的线性主动支持和自动补偿，摒弃了金属制外骨骼自重给患者康复训练过程造成的负担，避免了膝关节受到二次伤害，能够很好地增强膝关节的康复效果；

2.本发明突破了传统常规膝关节康复训练的地域限制、时间限制以及患者自身心理压力、生理压力和经济压力等不利影响，通过患者-设备-医生相互关联，使全膝关节置换术后患者在居家条件下，在适合的康复周期内能够借助设备自主完成康复训练；

3.本发明通过边康复训练，边进行数据采集和数据传输的方式，记录患者康复治疗的全过程，形成个体化数据库，数据库通过设备智能算法分析的分析和医生的远程诊断，形成个性化的康复训练方案；

4.本发明能够智能测量膝关节活动度、血糖血压、步态、肌力和皮温等数据，大大降低对于人力和其他辅助医疗设备的需要，准确反映患者在一定康复训练周期内膝关节康复情况；

5.本发明能够通过传感器收集的数据，对锻炼过程中的危急情景，实时预警，提醒患者和医生识别潜在的训练隐患；在康复训练过程中采集到患者数据信息后，实时与医生设定的各项参数进行对比，如超过了预设值，则将会通过全膝关节置换术远程康复平台和反馈单元语音提示模块向患者和医生发送提示，提示患者及时前往医院就诊；

6.本发明能够过传感器收集的数据，对术后严重并发症进行监测预警，通过平台内置的智能算法。预测并发症发生风险，达到风险阈值后，进行预警。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明大腿夹具的结构示意图；

图3为本发明小腿夹具的结构示意图；

图4为本发明膝关节夹具的结构示意图；

图5为本发明夹具的透视图；

图中：1-大腿夹具，2-小腿夹具，3-膝盖夹具，4-正面拉伸带，5-第一转轴，6-第二转轴，7-第三转轴，8-背面拉伸带，9-第四转轴，10-第五转轴，11-第六转轴，12-连接架，13-支撑架，14-气垫，15-固定件，16-内衬，17-伺服电机，18-锥齿轮，19-广角摄像探头，20-温度传感器，21-肌电传感器，22-加速度传感器，23-血压传感器，24-血糖传感器，25-智能分析单元，26-数据传输单元，27-屈伸预警震动器，28-语音提示模块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明进行进一步详细说明。

如图所示，本发明提供一种用于全膝关节置换围术期的交互式穿戴设备，包括膝关节交互式穿戴设备和全膝关节置换术远程管理平台，所述膝关节交互式穿戴设备包括膝关节康复训练机构、控制系统，所述全膝关节置换术远程管理平台包括电脑端、移动端；

所述膝关节康复训练机构包括夹具、运动支架，所述夹具包括大腿夹具1、小腿夹具2、膝盖夹具3，所述运动支架包括第一运动分支、第二运动分支，所述第一运动分支位于腿部正面，所述第二运动分支位于腿部背面，所述夹具通过运动支架传动连接；

所述控制系统包括数据采集单元、智能分析单元25、数据传输单元26、反馈单元。

进一步的，所述第一运动分支包括正面拉伸带4、第一转轴5、第二转轴6、第三转轴7，所述第一转轴5通过连接架12与所述大腿夹具1固连，所述第二转轴6通过连接架12与所述小腿夹具2固连，所述第三转轴7通过连接架12与所述膝盖夹具3固连；所述正面拉伸带4一端固定在第一转轴5上，另一端固定在第二转轴6上，中间部位搭靠在第三转轴7上。

进一步的，所述第二运动分支包括背面拉伸带8、第四转轴9、第五转轴10、第六转轴11，所述第四转轴9通过连接架12与所述大腿夹具1固连，所述第五转轴10通过连接架12与所述小腿夹具2固连，所述第六转轴11通过连接架12与所述膝盖夹具3固连；所述背面拉伸带8一端固定在第四转轴9上，另一端固定在第五转轴10上，中间部位搭靠在第六转轴11上。

进一步的，所述正面拉伸带4和所述背面拉伸带8长度可调。

进一步的，所述夹具均包括支撑架13、气垫14、固定件15，所述支撑架13呈半圆环形，前后各一个围成一个圆形，内壁上设置有内衬16，所述固定件15设置在内衬16内侧，所述气垫14缝制在固定件15外侧。

进一步的，所述固定件15为绑带，所述绑带两端有魔术贴。

进一步的，所述连接架12位于夹具两侧，通过螺栓连接，所述连接架12与所述转轴螺纹连接。

进一步的，所述大腿夹具1和所述小腿夹具2上固定有伺服电机17，所述伺服电机17的输出轴通过一对锥齿轮18与所述转轴传动连接。

进一步的，所述数据采集单元包括广角摄像探头19、温度传感器20、肌电传感器21、加速度传感器22、血压传感器23、血糖传感器24、血氧传感器，所述广角摄像探头19设置于所述膝关节夹具3的支撑架13上；所述温度传感器20设置于所述膝关节夹具3内壁固定件15外侧；所述肌电传感器21包括多个环状电极，设置于所述大腿夹具1、小腿夹具2和膝关节夹具3内壁气垫14内侧；所述加速度传感器22有多个，设置于所述第一、二、三、四、五、六转轴的转动副上；所述血压传感器23设置在所述大腿夹具1的支撑架13上，与人体股动脉相对应；所述血糖传感器24设置在所述大腿夹具1的支撑架13上，所述血氧传感器设置所述大腿夹具1、小腿夹具2和膝关节夹具3内壁气垫14内侧。

优选的，所述血压传感器23包括多个平行排列的压敏传感器，根据这些压力传感器测得的压力数据，自动反馈调控压敏传感器的倾角，从而保证压敏传感器与股动脉平行并进行血压测量，提高了测得的血压值的精度。

优选的，所述温度传感器20为与皮肤可连接的CBT传感器，包括圆柱形底盘、耐热基板、铝结构，所述耐热基板以聚乳酸(PLA)为基体，所述铝结构是带有孔的截断锥，两个铂电阻温度计插在截断圆锥体侧面的孔中，与耐热基板集成在一起。该结构采用拓扑优化设计，简化后无复杂曲线，表面光滑，厚度均匀，以提高制造公差，并通过数值计算验证了结构的简化，有效降低了环境对流引起的热损失，提高了CBT估计的精度和对对流的鲁棒性。经实验证明，连续的CBT监测在一天的过程中是可行的此CBT传感器可开发应用于双热流和零热流方法。

优选的，为了识别下肢运动模式，本实施例将肌电传感器21与加热传感器22结合起来进行步态识别。将传感器固定在相应的肌肉上来采集表面肌电信号和加速度信号，其中，加速度信号可以反映大尺度的人体运动信息，进行不太周期划分，而表面肌电信号可以反映精细的肌肉活动信息，两者采集的数据经智能分析单元25进行特征融合，提高了步态识别效率。

优选的，所述血糖传感器24可以进行无创血糖监测，无创CGM将为血糖测量提供可靠、方便、经济有效的解决方案。非侵入性方法有助于无痛测量组织液中的葡萄糖(ISF)，通过皮肤表面、汗液、即可测量血糖，极大的减少了患者的痛苦，舒适性更好。

优选的，所述血氧传感器由传感膜、OLED、玻璃纸和OPD依次贴合形成，传感膜与人体皮肤接触。经皮氧分压是局部非侵入性检测方法，可以通过与测定位点相连的电极反映从毛细血管透过表皮弥散出来的氧气含量。它可以实时、持续地反映机体向组织的供氧能力。tcpO2取决于呼吸系统功能、血液运输氧气功能和循环系统功能。因为皮肤处于机体氧供系统的末端，所以机体输送氧气的任何环节出现损伤，都能立刻从经皮氧分压变化反映出来，再将采集到的实时数据传输至智能分析单元25与其它相关数据一起进行综合分析来实现反馈调节。

优选的，数据采集单元还包括压疮监测模块，该压疮监测模块由一次性电极、电极阵列、微控制器和涉及图像重建算法和机器学习算法的微处理器构成。该压疮监测模块无需与目标区域直接接触连接即可监测目标区域的电特性，并将目标区域的电特性数据传输至智能分析单元25与其它相关数据一起进行综合分析来实现反馈调节装置的松紧程度，防止压疮发生。

进一步的，为了监测人在运动时产生的热电动势(塞贝克电压)及各种人体运动情况，本实施例将热电发电机与加速度传感器22结合起来监测穿戴者的运动情况。其中，本实施例采用额热电发电机为F-TEG，与普通刚性TEG相比，F-TEG消除了陶瓷基板，同时用专有高分子材料填充p型和n型支腿之间的空白空间，即聚氨酯填充泡沫。泡沫与p型和n型支腿之间以及泡沫与铜接头之间的粘接强度足以使F-TEG可靠地用于车身的曲线形状。

进一步的，所述智能分析单元25包括膝关节肌电数据分析、膝关节活动数据分析(关节活动度、肌肉力量、行走距离)、膝关节皮温数据分析、膝关节图像数据分析、血糖血压数据分析。

所述数据传输单元26包括数据存储模块、无线连接模块，数据存储模块与无线连接模块电连接，无线连接模块与远程终端无线连接；数据存储模块用于暂时存储来自数据采集单元获取的患者康复训练数据、广角摄像头19拍摄的图片和智能分析单元25的分析结果；无线连接模块包括蓝牙模块和嵌入式WIFI模块，蓝牙模块，用于集成蓝牙功能所需的芯片基本电路集合，实现蓝牙连接下的无线数据传输，嵌入式WIFI模块，一种将串口或TTL电平转为符合Wi-Fi无线网络通信标准的嵌入式模块，内置无线网络协议IEEE802.11b.g.n协议栈以及TCP/IP协议栈，用于直接利用WIFI接入互联网。

所述反馈单元包括屈伸预警震动器27、语音提示模块28，所述屈伸预警震动器27有多个，设置在所有转动轴上，所述语音提示模块28设置于大腿夹具1的支撑架13上。

进一步的，所述全膝关节置换术远程管理平台可显示患者基础信息、患者生命体征、患者用药处方、患者运动处方、患者运动程序等数据资料。

以下为本发明的实施例：首先，患者对用于全膝关节置换术后的患者交互式穿戴设备进行穿戴，使用固定件15将大腿夹具1固定在患者的大腿上，将小腿夹具2固定在患者的小腿上，将膝盖夹具3固定在患者的膝盖上，需要特别注意的是，需要使得所有转轴的轴线保持平行；然后打开伺服电机17，此时伺服电机17处于准备状态，根据患者腿部的尺寸，对正面拉伸带4和背面拉伸带8的长度进行自适应调节，使正面拉伸带4和背面拉伸带8的表面应力保持在初始预设值范围内；然后调节伺服电机17进入工作状态，伺服电机17驱动大腿夹具1上的第一转轴5和第四转轴9转动，伺服电机17驱动小腿夹具2上的第二转轴6和第五转轴10转动。伺服电机17通过控制芯片组协调运作。

在患者进行康复训练的过程中，驱动患者腿部伸展时，伺服电机17分别驱动正面拉伸带4两端的第一转轴5和第二转轴6转动适度收紧正面拉伸带4，但仍然保持正面拉伸带4紧绷状态，所述第三转轴7负责牵引正面拉伸带4移动；伺服电机17分别驱动背面拉伸带8两端的第四转轴9和第五转轴10转动适度释放背面拉伸带8，但仍然保持背面拉伸带8紧绷状态，所述第六转轴11负责牵引背面拉伸带8移动，使得患者腿部获得伸展支持力。

在患者进行康复训练的过程中，驱动患者腿部弯曲时，伺服电机17分别驱动正面拉伸带4两端的第一转轴5和第二转轴6转动适度释放正面拉伸带4，但仍然保持正面拉伸带4紧绷状态，所述第三转轴7负责牵引正面拉伸带4移动；伺服电机17分别驱动背面拉伸带8两端的第四转轴9和第五转轴10转动适度收紧背面拉伸带8，但仍然保持背面拉伸带8紧绷状态，所述第六转轴11负责牵引背面拉伸带8移动，使得患者腿部获得弯曲支持力。

重复此过程，则患者的膝关节在膝关节康复训练机构的驱动下做有规律的屈伸运动。

在上述膝关节康复训练机构工作的过程同时，本发明的其他单元也在进行工作，其中：

数据采集单元：

广角摄像探头19，采集膝关节图像数据，包括创面图像数据、淤面图像数据，并发送至智能分析单元25。

温度传感器20，用于实时采集膝关节皮温数据，并发送至智能分析单元25。

肌电传感器21，用于采集膝关节肌电数据，所述肌电数据包括动作电位、电极阻抗值、皮肤干湿度，并发送至智能分析单元25。

加速度传感器22，用于采集膝关节活动数据，所属活动数据包括步长、步频、步幅、落腿强度、摆腿强度、主动屈伸度、主动伸展度、被动屈伸度、被动伸展度、关节活动补偿度，并发送至智能分析单元25。

血压传感器23，用于实时探测血压精度，并发送至智能分析单元25。

血糖传感器24，用于无创探测血糖值，并发送至智能分析单元25。

血氧传感器，用于测定毛细血管透过表皮弥散出来的氧气含量，反映机体向组织的供氧能力，并发送至智能分析单元25。

压疮监测模块，用于监测目标区域的电特性，并发送至智能分析单元25，分析后通过反馈单元调节装置的松紧程度，防止压疮发生。

智能分析单元25：

膝关节肌电数据分析，对数据采集单元中肌电传感器采集的动作电位、电阻阻抗值、皮肤干湿度进行电生理分析，得到患者的肌力等级。

膝关节活动数据分析，对数据采集单元中加速度传感器采集的步长、步频、步幅、落腿强度、摆腿强度、主动屈伸度、主动伸展度、被动屈伸度、被动伸展度、关节活动补偿度进行变化分析，得出患者连续的步态和膝关节活动度的连续监测表。

膝关节皮温数据分析，根据数据采集单元中温度传感器采集到的数据，分析膝关节连续采样的皮温变化，绘制患者连续的皮温监测表，用于监测患者是否存在潜在活动过度的风险及发生伤口周围感染的风险。

膝关节图像数据分析，对数据采集单元中广角摄像探头获取的创面和淤面图像数据进行截取和分析，用于得出患者全膝关节置换术后膝关节的康复情况，包括手术伤口恢复情况及皮下出血情况。

血糖血压数据分析，对数据采集单元中血糖传感器和血压传感器采集到的血糖血压，绘制患者连续的血糖血压监测表。

并将上述所述采样数据和分析数据发送中数据传输单元26的数据存储模块暂时存储，在蓝牙连接和WIFI连接的条件下传输至全膝关节置换术远程康复平台的数据库进行长期存储，同时，平台通过数据库对比判断膝关节是否达到预设的活动度，并将判断结果输出给反馈单元。

反馈单元：

当平台判断膝关节活动度已达预期或膝关节运动过度时，将结果输出到反馈单元，屈伸预警震动器27震动预警，语音提示模块28语音报警，提醒患者并中断康复进程。

当平台判断膝关节未达到预设的活动度时，输出到反馈单元，控制转轴增加屈曲力，是患者达到活动度。

全膝关节置换术远程管理平台的电脑端和移动端界面显示的信息包括患者基础信息、患者生命体征、患者用药处方、患者运动处方、患者运动程序在内的数据资料，其中：

患者基础信息，包括姓名、住院号、诊断、主治医师、手术日期和出院天数；

患者生命体征，包括身高、体重、BMI、血糖、血压、心率以及疼痛指数；

患者用药处方，包括连续的患者的用药数据记录；

患者运动处方，包括连续的患者的运动数据记录；

患者运动程序，包括指定患者需要完成的康复训练任务。

所显示信息医生和患者均可凭借独立账户查看，除对应医生和患者外其他人员不可查看。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于全膝关节置换围术期的交互式穿戴设备，包括一种膝关节交互式穿戴设备和一种全膝关节置换术远程管理平台，其特征在于：所述膝关节交互式穿戴设备包括膝关节训练机构、控制系统，所述全膝关节置换术远程管理平台包括电脑端、移动端；

所述膝关节训练机构包括夹具、运动支架，所述夹具包括大腿夹具(1)、小腿夹具(2)、膝盖夹具(3)，所述运动支架包括第一运动分支、第二运动分支，所述第一运动分支位于腿部正面，所述第二运动分支位于腿部背面，所述夹具通过运动支架传动连接；

所述控制系统包括数据采集单元、智能分析单元、数据传输单元、反馈单元。

2.根据权利要求1所述的用于全膝关节置换围术期的交互式穿戴设备，其特征在于：所述第一运动分支包括正面拉伸带(4)、第一转轴(5)、第二转轴(6)、第三转轴(7)，所述第一转轴(5)通过连接架(12)与所述大腿夹具(1)固连，所述第二转轴(6)通过连接架(12)与所述小腿夹具(2)固连，所述第三转轴(7)通过连接架(12)与所述膝盖夹具(3)固连；所述正面拉伸带(4)一端固定在第一转轴(5)上，另一端固定在第二转轴(6)上，中间部位搭靠在第三转轴(7)上。

3.根据权利要求1所述的用于全膝关节置换围术期的交互式穿戴设备，其特征在于：所述第二运动分支包括背面拉伸带(8)、第四转轴(9)、第五转轴(10)、第六转轴(11)，所述第四转轴(9)通过连接架(12)与所述大腿夹具(1)固连，所述第五转轴(10)通过连接架(12)与所述小腿夹具(2)固连，所述第六转轴(11)通过连接架(12)与所述膝盖夹具(3)固连；所述背面拉伸带(8)一端固定在第四转轴(9)上，另一端固定在第五转轴(10)上，中间部位搭靠在第六转轴(11)上。

4.根据权利要求2、3所述的用于全膝关节置换围术期的交互式穿戴设备，其特征在于：所述正面拉伸带(4)和所述背面拉伸带(8)长度可调。

5.根据权利要求1所述的用于全膝关节置换围术期的交互式穿戴设备，其特征在于：所述夹具均包括支撑架(13)、气垫(14)、固定件(15)，所述支撑架(13)呈半圆环形，前后各一个围成一个圆形，内壁上设置有内衬(16)，所述固定件(15)设置在内衬(16)内侧，所述气垫(14)缝制在固定件(15)外侧。

6.根据权利要求5所述的用于全膝关节置换围术期的交互式穿戴设备，其特征在于：所述固定件(15)为绑带，所述绑带两端有魔术贴。

7.根据权利要求2、3所述的用于全膝关节置换围术期的交互式穿戴设备，其特征在于：所述连接架(12)位于夹具两侧，通过螺栓连接，所述连接架(12)与所述转轴螺纹连接。

8.根据权利要求1所述的用于全膝关节置换围术期的交互式穿戴设备，其特征在于：所述大腿夹具(1)和所述小腿夹具(2)上固定有伺服电机(17)，所述伺服电机(17)的输出轴通过一对锥齿轮(18)与所述转轴传动连接。

9.根据权利要求1所述的用于全膝关节置换围术期的交互式穿戴设备，其特征在于：所述数据采集单元包括广角摄像探头(19)、温度传感器(20)、肌电传感器(21)、加速度传感器(22)、血压传感器(23)、血糖传感器(24)、血氧传感器，所述广角摄像探头(19)设置于所述膝关节夹具(3)的支撑架(13)上，所述温度传感器(20)设置于所述膝关节夹具(3)内壁固定件(15)外侧，所述肌电传感器(21)包括多个环状电极，设置于所述大腿夹具(1)、小腿夹具(2)和膝关节夹具(3)内壁气垫(14)内侧，所述加速度传感器(22)有多个，设置于所述第一、二、三、四、五、六转轴的转动副上，所述血压传感器(23)设置在所述大腿夹具(1)的支撑架(13)上，所述血糖传感器(24)设置在所述大腿夹具(1)的支撑架(13)上，所述血氧传感器设置所述大腿夹具(1)、小腿夹具(2)和膝关节夹具(3)内壁气垫(14)内侧；

所述智能分析单元(25)包括膝关节肌电数据分析、膝关节活动数据分析、膝关节皮温数据分析、膝关节图像数据分析、运动前后血糖血压数据分析；

所述数据传输单元(26)包括数据存储模块、蓝牙模块、嵌入式WIFI模块；

所述反馈单元包括屈伸预警震动器(27)、语音提示模块(28)，所述屈伸预警震动器(27)有多个，设置在所有转动轴上，所述语音提示模块(28)设置于大腿夹具(1)的支撑架(13)上。

10.根据权利要求1所述的用于全膝关节置换围术期的交互式穿戴设备，其特征在于：所述全膝关节置换术远程管理平台可显示患者基础信息、患者生命体征、患者用药处方、患者运动处方、患者运动程序等数据资料。

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